PLO:详解OlaVM-ODAILY_PLOT币

TL;DR

1.我们正在努力构建第一个基于PE-VM的ZKVM，通过ZK-friendly的设计和ZK算法的改进，使它具备更高的吞吐率；其技术特点如下：

a.证明快：

i.ZK-friendly:获得更小的电路规模，以及精简的底层约束单元；

ii.更快的ZK实现:对plonky2的进一步优化改进；

b.执行快：

采用并行执行的VM。

2.我们已经做的工作：

a.2022年7月份，发布了OlaVM的白皮书；

b.2022年11月份，完成指令集的设计和开发，并初步实现了OlaVM的虚拟机执行模块，你可以打开链接：https://github.com/Sin7Y/olavm去查看我们的代码，持续更新中！！！

c.针对目前执行效率最快的ZK算法，我们完成plonky2的电路设计及算法研究，你可以打开链接：https://github.com/Sin7Y/plonky2/tree/main/plonky2/designs去了解plonky2更多的设计，下一步我们将对其进行优化改进，请持续关注。。。

直播 ｜ Jenny Sun - TokenBetter > 一个传统公关人的币圈野望:金色财经 · 直播主办的《 币圈 “后浪” 仙女直播周》第3期今晚20:00准时开始，本期“后浪”仙女TokenBetter 品牌总监 Jenny Sun 将在直播间聊聊“一个传统公关人的币圈野望”，感兴趣的朋友扫码移步收听！[2020/6/4]

我们正在做什么？

OlaVM是首个把并行执行的VM引入的二层的ZKVM，融合两种方案的技术点，获得更快的执行速度和更快的证明速度，从而在未来实现更高的系统吞吐率。

在现在的以太坊系统中，造成吞吐率慢的原因主要有两个：

1.共识的过程：每个节点重复执行交易进行交易的有效性校验；

2.交易的执行：交易的执行是单线程的。

为了解决问题第1点，且需要同时具备可编程性，许多项目进行了ZK(E)VM的研究，即交易在链下完成，链上只验证状态，但是想要真正提高系统吞吐率，则需要尽可能快的生成证明；为了解决问题第2点，Aptos,Solona,Sui等新公链引入了可以并行执行的VM来提高系统的吞吐率。

金色相对论 | 链播联合创始人柏晓俊：STO红利与99.9%的币圈项目无关:本期金色相对论中，美国纽约州与中国律师，链播北美联合创始人柏晓俊表示，“STO红利与99.9%的币圈项目无关。”首先，所谓的全球流动性是一个美丽的梦，在一级市场流动性的显著增长并不容易因为涉及到东道国法律的遵循，而二级市场又要遵循传统股票交易市场规则；第二，投资者不再是“韭菜”，市场将属于占有更多资源和资金的参与者，传统金融旧势力也将阻碍新兴融资方式的发展；第三，STO促进了“脱虚向实”的实体资产配置，同时也更需要后续的海外合规运营与维护费用，对项目国际化运营的能力提出更高的要求；第四，刑事追诉与民事赔偿风险。如果项目的发起人不具备良好的法律知识与律师团队，在美国发行STO并不是一个好的解决方案，因为一些在中国常见的市场营销手段，如夸大公司的融资金额都可能构成美国证券法项下的欺诈行为而承担法律责任。一个近期的案例就是特斯拉的CEO艾伦马斯克在推特上发表说计划将特斯拉私有化而被SEC起诉误导投资者（Misleading? Investors），进而和解并赔偿2000万美元以及卸任公司的董事长一职。[2018/11/8]

尽管在现阶段，对于ZK(E)VM来讲，影响整个系统吞吐率瓶颈在于证明的生成；但是当采用Parallelprove去加快整个系统吞吐率时，区块生成的越快，则对应的证明生成开始的时间就越早。

声音 | 科技日报：有理念的币圈投资者很少 有核心技术的公司才能推动发展:近日科技日报王羽表示：“山寨币需要吸引有理念的参与者，但真正为了理念来投资币圈的人，很少。今年落地的项目越来越多，对于新技术市场有一个认识的过程，热炒往往帮助人们了解这个新事物，有核心技术的公司才能在‘大浪淘沙’中留下来，并推动区块链技术真正走向应用。”[2018/8/16]

如何获取高吞吐率？

尽可能快的证明生成(目前最高优先级)

想要加速证明的生成，其大体可以分为两个部分：尽可能小的电路规模和尽可能快的算法执行；尽可能快的算法执行又可以分为：算法本身参数的提升和外部执行环境的改善。

1.尽可能小的约束规模

是的，证明生成的消耗是和约束的整体规模n强相关的，如果能大幅缩减整体的约束规模，则证明的生成的时间则会明显减少。这就要求，在VM的设计中，你需要使用尽可能多的设计以减少整体的约束规模。

a.Prophet

Prophet的意思为“预言家”，先“预言”再“校验“，其主要目的是：针对一些复杂的计算，我们不需要用VM的指令去实现这些复杂的计算；而是利用内置的Prophet去完成计算，并且把结果发送给VM，然后VM只是执行对于这个结果的合法性校验。Prophet是一些具备特定计算功能的内置函数，比如除法计算，平方根计算，立方根计算等等，我们会根据实际场景，逐渐丰富Prophets库，使得对于大部分复杂计算场景，整体约束的缩减效果达到最大化。

金色财经独家分析 联合国：币圈以外的区块链价值:饱受苦难的叙利亚以及普渡众生的联合国之间，这一次用blockchain链接起来。联合国粮食计划署用与业界合作，实现了更加方便的救助，同时实现了难民身份隐私的保护。这一次没有资本驱动，没有大规模的商业推广，唯有人道主义精神。在这里我们再次看到了对世界非功利性的改变。此前联合国官员就指出，区块链正在帮助困难人群，优化政府职能等方面能做的更多。目前，联合国已经在应对气候变化、保护妇女、儿童权益，解决非洲发展问题已经开始行动。联合国与企业的合作也正在加深，ConseSys利用区块链打击拐卖儿童问题、数字货币钱包Blockchain与联合国达成合作探索区块链在自然资源保护、民主系统保护等多领域的应用等，区块链企业一方面应该抓住在此方面的机会，也应该在做事业的层面致力于提高世界人民福祉，这也是频繁提到“区块链改变世界”的应有之义。[2018/4/16]

b.Zk-friendly

当计算是复杂计算时，Prophet可以帮助缩减VM执行的轨迹大小；但在此之前，我们更希望这个计算本身是Zk-friendly。因此，在设计中，我们会采用一些Zk-friendly的操作，比如常见的哈希算法，验签算法等；这些优化也经常存在于其他ZK(E)VM的方案里；但最终的关键就是，当你选择一个Zk-friendly的复杂计算时，如何用更小的约束去约束这个复杂的计算？

美国两名男子被指控迫使他人提供私钥以窃取数千万美元的比特币:6月28日消息，美国两名男子在弗吉尼亚州被捕，被指控计划从威彻斯特县的一所房子里偷走数千万美元的比特币，最高可判处二十年监禁。据称在 2020 年 5 月 18 日至 5 月 24 日期间，两名被告计划在半夜闯入居民家中，并迫使其提供私钥。（The Block）[2022/6/28 1:35:54]

VM本身除了要执行计算逻辑之外，还会有一些其他的操作同样需要被证明，比如RAM操作。基于堆栈的VM，每次访问时，都要进行POP，PUSH的操作；而在验证层面，仍然需要去校验这个操作的有效性，这些操作会组成独立的Table，然后用约束去校验这些堆栈操作的有效性；而基于寄存器的VM，执行相同的逻辑，得到的执行轨迹更小，因此约束规模也更小。

2.尽可能快的算法执行

由于Plonky2的惊人性能表现，我们暂时以Plonky2作为OlaVM的ZK后端。我们已经深入分析了Plonky2的Gate设计，Gadget设计和协议原理，并从中找到了一些优化方向，你可以关注我们的GithubRepo:Plonky2designs去了解更多相关的信息。

更快的交易执行(现阶段不是瓶颈)

在OlaVM的设计中，Prover是无许可的，任何人都可以接入；因此，当你有许多Prover资源时，你可以并行的去为这些区块生成证明，然后把这些证明聚合在一起，提交到链上验证。由于Prover是可以并行的，因此区块生成的越快，对应的证明就可以提前生成，这样最终链上验证的时间也会提前。

当证明生成需要很久的时候，比如几个小时，并行执行带来的提升并不是很明显；有两个场景可以提高这种并行带来的效果，一个是聚合的区块数量变大，达到量变引起质变；另外一个是证明时间大大缩短。当然两个提升效果叠加，会更好一些。

兼容性？

对于ZKVM来说，具备某种兼容性是为了方便初期的生态构建，毕竟在区块链行业发展至今，已经有许多成熟的应用部署在现有的系统上，以太坊上的生态更为丰富。因此，能实现对这些既有生态的兼容，使得这些项目可以无缝迁移，对项目初期生态的构建有很大的帮助。

当然，OlaVM的主要目标仍然是构建一个高吞吐的ZKVM，当我们的第一步做的不错时，我们会考虑去实现兼容性，特别是以太坊的兼容性，这也会在我们的路线图中。

AllTogether

集成上述所有模块，整个系统的数据流程图大概如下图所示：

ComingSoon

1.2022-12月初：

a.完成OlaVMDSL设计；

b.完成OlaVM预编译合约的设计和开发；

c.完成OlaVM指令约束和Context约束和预编译合约约束；

d.完成Plonky2的第一阶段优化。

参考

1.OlaVM:https://olavm.org/whitepaper/OlaVM-07-25.pdf

2.Plonkish:https://zcash.github.io/halo2/concepts/arithmetization.html

3.CairoVM:https://starknet.io/docs/how_cairo_works/cairo_intro.html#field-elements

4.Plonky2:https://github.com/Sin7Y/plonky2/blob/main/field/src/goldilocks_field.rs

5.Ingonyama:https://github.com/ingonyama-zk/cloud-ZK

6.Semisand:https://semisand.com/

7.Plonky2designs:https://github.com/Sin7Y/plonky2/tree/main/plonky2/designs

关于我们

Sin7y成立于2021年，由顶尖的区块链开发者组成。我们既是项目孵化器也是区块链技术研究团队，探索EVM、Layer2、跨链、隐私计算、自主支付解决方案等最重要和最前沿的技术。

微信公众号：Sin7Y

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